近年来，随着经济的快速发展，中国农村地区生活污水对环境的污染日趋严重，这在水资源馈乏的北方地区，尤其是城郊更加突出[1]，相对于城市而言,农村生活污水具有规模小且分散,低碳高氮、磷，日变化系数大等特点[2]，这使农村生活污水成为了我国面源污染的主要污染源之一。同时，农村生活污水的收集还普遍存在雨污合流现象，加之受经济、技术、管理等方面限制，导致农村生活污水的处理不宜直接采用规模化城镇污水处理模式，因此开发投资成本适宜，运行成本和维护费用合理，管理操作简单的新工艺尤为必要[3]。
近年来，随着天津郊县城镇化进程的加快，对农村生活污水的处理与利用已势在必行。日光型厌氧好氧一体化技术就是结合农村实际，在厌氧-3级好氧/缺氧生物膜工艺基础上改进后的一种新工艺。本技术在污水处理站主体的地上部分利用阳光板封闭，预留通风管，充分的利用太阳能，提高低温运行效果，将调节池与水解酸化滤池合并为水解酸化调解池，使其即具有一定的调解水量和水质的能力又对进水进行了厌氧水解过程，大大降低了投资费用，将生物接触氧化,弹性填料与二次沉淀，斜管填料，底部连通，部分污泥经此通道回流到生物接触氧化池提高池内污泥浓度，系统运行过程中污泥回流与出水循环交替进行，减小进水负荷，加速生物膜更新，提高缺氧脱氮能力，同时好氧产生的污泥经过水解后，大大的降低了污泥产生量，给实际运行带来可操作性。以实际运行的污水处理站为研究对象，重点探讨了新系统的实际运行效果。
1 研究方法
1.1 工艺流程
工艺流程见图1。
图1 工艺流程
本污水处理站建于天津市宁河县大北涧沽村，该处理站服务276户，共962人日常生活污水，日均污水量89 m3。因污水管网每隔一段距离设有清淤井，并在进入污水处理站前的清淤井处设置拦污网，所以污水处理站不设格栅和初沉池。又因大北涧沽村地势低洼，存在雨污合流现象，故集水池又兼顾泄洪功能。
整个系统由集水泄洪池、水解酸化调节池、接触氧化池、污泥沉淀池和储水池组成，总有效容积160 m3，其中水解酸化调节池（115 m3）和接触氧化池（21 m3）容积比约5.5:1，水解酸化调节池设污泥排出口。本系统的水解酸化调节池和接触氧化池为反应主体，整个反应主体填充组合填料，其中水解酸弹性填料化段填充率为60%，水力负荷为0.78 m /( m3·d)；接触氧化段填充率为75%，水力负荷为4.24 m3/( m3·d)；设计处理能力100 m /d，运行期间实际平均进水量为89 t/d，进水方式为液位控制间歇进水，系统运行方式为间歇曝气连续回流。
该工艺产生的污泥量极小，自运行至今没有进行过污泥的清掏。该项目已于2010年10月建成并投入运行，目前运行情况良好，出水水质各项指标均达到设计要求。
1.2 试验水质与采样
装置从2010年10月建成后投入运行，进入生物挂膜阶段，种泥取自天津市咸阳路污水处理厂脱水污泥，污泥投加量3%左右，经过1个多月的驯化、挂膜，11月底基本达到稳定[4]。于12月开始采样分析，平均每10天取样1次，连续测试6个月，共取样18次。试验期间进水水质见表1。
表1 进水水质各项指标 mg·L-1
1.3 测定项目及方法
CODcr：重铬酸钾法；BOD5：稀释与接种法；SS：烘干称重法；NH3-N：（Auto Analyzer3 Flowing Analyzer）；pH：pH-H J90B型酸度剂；TP：钼酸铵分光光度法[5]。
2 结果与讨论
2.1 有机物的去除效果
CODcr去除效果见图2。
图2 COD 去除效果
运行结果显示，尽管进水有机物波动较大，但日光型厌氧好氧一体化工艺对CODcr去除率稳定在62.2%～79.3%之间，平均为73.2%，平均出水CODcr＜60.3 mg/L。说明本工艺具有较强的耐冲击负荷，整个运行过程中，COD的去除率波动范围较小，说明回流技术的应用不仅具有调节进水水质的作用，也保证了微生物对碳源的稳定利用，气温的骤然变化对本系统有一定的影响，低温条件，生物膜存在活性降低的现象。对低碳氮比农村生活污水中有机物的去除效果表明，日光型厌氧好氧一体化工艺对进水负荷和冬季低温环境均有较强的适应能力，但仍要加强极端气候条件下的运行可靠性[6]。
2.2 NH3-N的去除效果
日光型厌氧好氧一体化工艺对NH3-N的去除始终维持在37.7%～59.9%之间平均为49.5%，平均出水NH3-N＜20.4 mg/L 见图3。
图3 NH3-N去除效果
虽然平均出水NH3-N浓度已达到设计要求，但去除率不高，其主要原因可能是污水中的碳源不足，虽然在工艺上采取了污泥回流技术，对进水的碳源有一定的补充，但仍没有从根本上改变进水C/N比例失调的问题，从而使硝化细菌没有足够的碳源利用，导致硝化脱氨能力不强。在今后工作中，可以尝试补充碳源或提高碳源利用效率两个方面来提高脱氮效果。
2.3 TP的去除效果
在间歇曝气接触氧化段生物膜处于有氧和缺氧交替状态，这给系统的除磷提供了有利条件。运行期间，日光型厌氧好氧一体化工艺对污水中磷的去除率稳定在30.7%～70.3%，平均为56.1%，出水磷平均浓度＜2.7 mg/L。生物缺氧吸磷需要大量的碳源，污水中的碳源不足可能是磷去除不高的原因。由于整个系统采用生物膜技术，污泥生成量大为减少，运行的6个月没有进行排泥，这可能是磷去除率不高的另一个原因，见图4。
图4 TP去除效果
2.4 SS的去除效果
由于采用的是生物膜法，膜载体对悬浮物起到很好的吸附、过滤作用，同时，增加的污泥回流也使进水中的悬浮物迅速被污泥吸附，其中一部分形成生物膜，从数据分析看系统对SS的去除率稳定在74.2%～86%，平均为79.3%，出水平均值＜26.7 mg/L。从而解决了常规工艺对分散型低碳氮比农村生活污水中悬浮物去除不理想这一难题，见图5。
图5 SS去除效果
3 结论
（1）日光型厌氧好氧一体化技术对低碳氮比农村生活污水有机物、NH3-N、TP、SS具有较好的去除效果。出水CODcr、NH3-N、TP、SS的平均浓度分别在60.3 mg/L、20.4 mg/L、2.7 mg/L、26.7 mg/L以下在稳定运行情况下对COD、NH3-N、TP和SS的平均去除率分别为73.2%、49.5%、56.1%和79.3%，出水达到天津市农村污水处理厂排水标准，可作为农业灌溉等农业生产用水。
（2）日光型厌氧好氧一体化技术对生活污水中氮、磷有一定去除能力。但系统碳源不足成为脱氮、除磷效果不理想的主要因素，没有及时排泥也可能是除磷效果不佳的另一个因素。
（3）日光型厌氧好氧一体化技术具有不易堵塞、操作简单、占地少、造价低、出水水质较好等优点，比较适合华北地区低碳氮比农村生活污水的处理。不过在今后的研究和实践中要重点考虑外加碳源和控制泥龄，保证系统的长期稳定运行和迎接更高的排水要求。
